叢 菱 姜 磊

1. 南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 211167 2. 上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海 200433

1 工程背景

蓋梁型鋼支架高架橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制小箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用倒“T”形蓋梁，橋墩為矩形。蓋梁橫橋向長度最大達(dá)32 m，高度最大4 m，每延米自重較大；蓋梁距地面高度較低，最小凈距僅為7.9 m[1]。據(jù)此，本工程選用型鋼支架搭設(shè)模板支撐體系及施工作業(yè)平臺。

2 型鋼支架的構(gòu)成與受力分析

2.1 型鋼支架的構(gòu)成

型鋼支架的立桿采用直徑406 mm、壁厚6 mm 的Q235 鋼管，沿橋梁順橋向布置兩排，每排布置6 ～7 根。主梁采用雙拼的56#工字鋼，主梁上的分配梁為I22b型工字鋼，其上布置有蓋梁底模板。由于部分蓋梁結(jié)構(gòu)自重大、立柱高度小、懸挑長度大（8.305 m），無法支撐在承臺位置上。若強(qiáng)行支撐在承臺上，其傾斜角度達(dá)到42°，立桿水平分力太大，不利于支架的整體穩(wěn)定。根據(jù)地基承載能力，選用2×4 m 矩形基礎(chǔ)下設(shè)群樁復(fù)合地基進(jìn)行施工，如圖1 所示。

2.1.1 支架平臺設(shè)計(jì)

蓋梁支架平臺采用I22b 型鋼（兼做蓋梁支架的分配梁），間距500 mm。布置在支架體系的三角托架上，采用Φ12 鋼筋焊接在托架上用以卡住I22 工字鋼。蓋梁模板體系平鋪在I22b 工字鋼上，模板體系外的人行平臺縱向鋪設(shè)50 mm×50 mm 方木，上鋪竹膠板。

2.1.2 縱向主梁及橫向分配梁結(jié)構(gòu)選用

圖1 型鋼支架體系

蓋梁支架縱向主梁采用雙拼I56b 工字鋼，橫向分配梁采用I22b 型工字鋼，間距@500 mm。為方便吊裝，主梁在距立柱約1/4 處斷開，采用20 mm 連接板和8.8級M27 承壓型高強(qiáng)螺栓連接。主梁型鋼與三角托架采用M20 螺栓連接，I56b 主梁與立桿之間采用螺栓扣板扣接。

2.1.3 支架立桿結(jié)構(gòu)

蓋梁支架立桿采用Φ406 mm×6 mm 鋼管，水平連接件和斜撐采用[18 槽鋼，其與立桿之間利用M27 螺栓擰緊。立桿高度7.9 ～13.4 m 不等。為確保蓋梁支架地基均勻，支立在原地面的立桿采用矩形基礎(chǔ)下設(shè)群樁復(fù)合地基的方法進(jìn)行處理。為防止支架發(fā)生傾覆，橋墩與支架之間設(shè)置兩道抱箍進(jìn)行緊固，位置在上下兩道水平桿上。為防止抱箍松動(dòng)，其與橋墩間用方木楔緊。

2.1.4 砂箱的構(gòu)造

蓋梁施工完畢后支架需要拆除，因此有必要在設(shè)計(jì)支架時(shí)，考慮卸落裝置——砂箱。本工程中砂箱設(shè)置于立桿的底部，采用無縫鋼管制作。外管為直徑456 mm、壁厚12 mm 無縫鋼管，內(nèi)管為直徑426 mm、壁厚10 mm無縫鋼管。砂箱設(shè)計(jì)高度為85 cm。砂箱與鋼管立桿采用M27 螺栓連接固定，如圖2 所示。

圖2 砂箱結(jié)構(gòu)示意

2.1.5 支架高度調(diào)整

由于本工程蓋梁的高度為7.9 m ～13.4 m 不等，支架的立桿需要具備長度調(diào)節(jié)能力，為此我們專門制作了與立桿同規(guī)格但長度不一的調(diào)節(jié)塊。調(diào)節(jié)塊的長度有20 cm、40 cm、60 cm 不等。

2.1.6 支架基礎(chǔ)的構(gòu)造

為防止不均勻沉降造成的不利影響，支架下面的地基基礎(chǔ)需要進(jìn)行加固處理，經(jīng)過計(jì)算與分析，我們采用打設(shè)群樁的方式進(jìn)行地基加固，其上采用碎石、細(xì)沙整平后，安設(shè)矩形混凝土基礎(chǔ)。矩形基礎(chǔ)為凸形構(gòu)造，底部長寬為4 m×2 m，高度為30 cm，頂部長寬為4 m×1 m，高度為25 cm。矩形基礎(chǔ)的頂面在澆筑時(shí)留有預(yù)埋法蘭盤，方便與支架的立桿連接。施工過程中嚴(yán)格控制各樁的標(biāo)高一致，要求樁頂端應(yīng)高出地面10 cm，用碎石填平。然后再鋪設(shè)一層約5 cm 厚的細(xì)沙進(jìn)行找平，以確保矩形基礎(chǔ)與鋼板樁之間受力均勻。

2.2 型鋼支架體系驗(yàn)算

鋼管支撐采用Φ406 mm×6 mm，其間距布置如下：5.5 m+6 m+5 m+6 m+5.5 m。根據(jù)蓋梁寬度及蓋梁高度，計(jì)算出蓋梁最大荷載為85.5 KN/m，最小荷載為78.2 KN/m。鋼管支撐直接支撐在承臺或條形基礎(chǔ)上，約束條件設(shè)置為固結(jié)。分析模型如圖3 所示。

2.2.1 主梁強(qiáng)度驗(yàn)算

通過軟件計(jì)算，主梁最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在鋼管支撐點(diǎn)處為95.7 MPa ＜145 MPa。計(jì)算結(jié)果如圖4 所示。

主梁最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在立桿支撐點(diǎn)處為36.6 MPa＜85 MPa，計(jì)算結(jié)果如圖5 所示。

綜上所述，主梁受力強(qiáng)度驗(yàn)算合格。

圖3 有限元分析模型

2.2.2 立桿強(qiáng)度驗(yàn)算通過軟件計(jì)算立桿最大軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在中間的立桿上為115.4 MPa ＜210 MPa（端部承壓應(yīng)力允許值），計(jì)算結(jié)果如圖6 所示。

立桿最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在中間立桿上部為26.5 MPa＜85 MPa，計(jì)算結(jié)果如圖7 所示。

立桿最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在左側(cè)第二根立桿中部為3.0 MPa ＜85 MPa，計(jì)算結(jié)果如圖8 所示。

圖4 主梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算

圖5 主梁剪切應(yīng)力驗(yàn)算

圖6 鋼管支撐軸向壓應(yīng)力驗(yàn)算

圖7 鋼管支撐彎曲應(yīng)力驗(yàn)算

圖8 鋼管支撐剪切應(yīng)力驗(yàn)算

綜上所述立桿受力強(qiáng)度驗(yàn)算合格。

2.2.3 剛度驗(yàn)算

通過軟件計(jì)算，主梁最大拱度出現(xiàn)在左側(cè)懸挑端部位置，為8.577-4.252=4.325 mm ＜L/400=3500/400=8.75 mm。支架壓縮變形值最大值為5.413 mm ＜L/1000=8000/1000=8 mm，計(jì)算結(jié)果如圖9 所示。綜上所述，本結(jié)構(gòu)剛度符合規(guī)范要求。

3 施工要點(diǎn)

3.1 蓋梁鋼管支架搭設(shè)

支架安裝時(shí)需要兩臺20 t 汽車起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)，安裝順序?yàn)閺南碌缴希孩賹⑸跋?、調(diào)節(jié)塊、立桿、連接桿在場地上平放進(jìn)行拼接；②利用汽車吊整體進(jìn)行吊裝，確保砂箱底面與基礎(chǔ)連接牢靠，立桿與橋墩之間的抱箍楔緊；③吊裝支架的主梁，并與立桿緊固；④安裝分配梁；⑤支架預(yù)壓；⑥安裝蓋梁的底模。

圖9 支撐體系剛度驗(yàn)算

鋼管支架最大單體吊裝重量為10 t，吊裝選用4 根Φ16 鋼絲繩，單根鋼絲繩最大承重能力16.5 t，可滿足施工要求。為確保施工安全，施工人員采用升降機(jī)進(jìn)行螺栓施擰等作業(yè)，作業(yè)時(shí)，設(shè)置專人進(jìn)行指揮，確保升降車與吊車起重臂之間不發(fā)生碰撞。分配梁安裝時(shí)，作業(yè)人員立于升降機(jī)內(nèi)，配合吊機(jī)將其安裝就位。安裝完成后走道板及圍擋應(yīng)立即安裝，確保安全后方可在支架上進(jìn)行蓋梁模板的安裝作業(yè)[2]。

3.2 支架的預(yù)壓

蓋梁支架搭設(shè)完成后，為確保安全同時(shí)消除非彈性沉降，需對支架體系進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓的材料采用沙袋，其總重量為蓋梁混凝土重量的1.2 倍。沙袋采用20 t 汽車起重機(jī)吊運(yùn)到支架上，堆放時(shí)為了避免支架受力不均，應(yīng)將沙袋由中心向四周均勻堆放。在整個(gè)堆載過程中，由專業(yè)的測量人員全程記錄支架變形、沉降情況。當(dāng)變形、沉降數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求后方可進(jìn)行后續(xù)施工[3]。

3.3 支架的拆除

蓋梁的預(yù)應(yīng)力施工完成后即可拆除支架。拆除前需將砂箱內(nèi)的砂子排出，使得支架整體下落。拆除時(shí)利用20 t 汽車起重機(jī)自上向下逐層拆除。依次拆除蓋梁的底模板、木方、分配梁、主梁、立桿及調(diào)節(jié)塊、砂箱。拆除過程中設(shè)置專人負(fù)責(zé)安全防護(hù)，現(xiàn)場要拉警戒線，確保作業(yè)安全。

4 結(jié)論

蓋梁型鋼支架相較于普通鋼管支架，有承載能力強(qiáng)、搭設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)，在未來的城市高架施工中，有廣闊的應(yīng)用前景。但在施工過程中應(yīng)注意，（1）型鋼支架拼裝時(shí)，需有吊機(jī)配合作業(yè)，人員采用升降機(jī)上車，施工安全應(yīng)是關(guān)注重點(diǎn)；（2）型鋼支架與承臺連接，尤其是斜立桿與承臺的連接，應(yīng)確保連接牢靠，防止因連接不牢發(fā)生側(cè)向位移，導(dǎo)致支架整體失穩(wěn)。